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脈沖星出人意料的行為可能幫助我們測量宇宙

2024-06-26科學

新研究提供了迄今最精確的脈動造父變星測量結果,這可能包含有關我們宇宙巨大規模和尺寸的線索。

造父變星是一種特殊的恒星,它們以一種非常規律的方式周期性地變亮和變暗,這種亮度的變化就像是它們在天空中「呼吸」,因此我們可以透過觀察這種變化來了解它們的特性。然而,雖然這種有節奏的行為允許天文學家根據星光亮度的變化或脈沖來計算空間中的距離,但這種忽明忽暗的變化常常使這些恒星觀測活動難以為繼。

天文學家利用2010年至2022年間,從智利的歐拉望遠鏡和西班牙拉帕爾馬的佛蘭芒墨卡托望遠鏡收集的先進光譜觀測數據,造父變星速度(VELOCE)計畫的研究人員以極大的精確度和一致性,研究了數百顆造父變星。

瑞士聯邦理工學院的天體物理學家和該研究的主要作者理察·I·安德森在新研究的聲明中說:"理解造父變星的性質和物理學很重要,因為它們告訴我們恒星通常是如何演化的,而且我們依賴它們來確定距離和宇宙的膨脹速率,這成為我們提供了宇宙的燈塔。"兩台望遠鏡上的高分辨率光譜儀允許天文學家分離和測量星光的波長,並捕獲亮度的變化。然後,團隊根據都卜勒效應,測量了恒星沿望遠鏡視線擴張和收縮的速度,即徑向速度。

脈動導致視線速度變化高達每秒70公裏,或大約每小時25萬公裏(每秒43英裏,每小時155344英裏),瑞士聯邦理工學院的博士生和該研究的合著者喬爾達諾·維瓦尼在聲明中解釋說:"我們以大約每小時130公裏(每秒37公尺)的典型精度測量了這些變化,在某些情況下精度達到了每小時7公裏(每秒2公尺),這大致是快速行走者的速度,"維瓦尼說。VELOCE團隊收集了258顆造父變星的超過18000個高精度徑向速度測量數據,揭示了恒星脈動中額外的、意外的變體,以及屬於雙星系統的一些造父變星,其中兩顆恒星相互繞轉。

瑞士聯邦理工學院的博士後研究員和該研究的合著者亨利卡·內策爾在聲明中說:"這表明在這些恒星內部發生了更復雜的過程,例如恒星不同層之間的交互作用,或可能透過星震學確定造父變星結構的額外(非徑向)脈動訊號。"因此,這些新數據將幫助天文學家解開觀測脈動造父變星的復雜性,並理解在恒星亮度中觀察到的變化是它們各自結構的結果,還是由與伴星的潛在交互作用引起的,這些伴星偶爾會遮擋它們恒星夥伴的光。

"這個數據集將作為錨點,將不同望遠鏡隨時間的造父變星觀測聯系起來,並希望激勵該領域的進一步研究,"安德森在聲明中說。